经典物理学

经典物理学是一组早于现代、更完整或更广泛适用的理论的物理学理论。 如果一个目前被接受的理论被认为是现代的，它的引入代表了一个重大的范式转变，那么以前的理论，或者基于旧范式的新理论，通常会被称为属于经典物理学领域。

因此，经典理论的定义取决于上下文。 当现代理论对于特定情况不必要地复杂时，通常会使用经典物理概念。 大多数情况下，经典物理学指的是 1900 年前的物理学，而现代物理学指的是 1900 年后的物理学，它结合了量子力学和相对论的元素。

经典理论在物理学中至少有两个不同的含义。 在量子力学的背景下，经典理论是指不使用量子化范式的物理学理论，包括经典力学和相对论。 同样，广义相对论和经典电磁学等经典场论也没有使用量子力学。 在广义相对论和狭义相对论的背景下，经典理论是那些服从伽利略相对论的理论。

根据不同的观点，有时包含在经典物理学中的理论分支有：

• 经典力学
  • 牛顿运动定律
  • 经典拉格朗日和哈密顿形式主义
• 经典电动力学（麦克斯韦方程组）
• 经典热力学
• 狭义相对论和广义相对论
• 经典混沌理论和非线性动力学

与经典物理学相比，现代物理学是一个稍微宽松的术语，可能仅指量子物理学或一般的 20 世纪和 21 世纪物理学。 适用时，现代物理学包括量子理论和相对论。

当一个物理系统满足经典物理定律近似有效的条件时，它就可以用经典物理学来描述。

实际上，从大于原子和分子的物理对象到宏观和天文领域的对象，都可以用经典力学很好地描述（理解）。 从原子级别和更低级别开始，经典物理定律失效，通常无法提供对自然的正确描述。 电磁场和力可以通过经典电动力学在长度尺度和场强足够大以至于量子力学效应可以忽略不计的情况下很好地描述。 与量子物理学不同，经典物理学通常以完全决定论的原则为特征，尽管量子力学的确定性解释确实存在。

从经典物理学作为非相对论物理学的角度来看，广义相对论和狭义相对论的预测与经典理论有很大不同，特别是在时间流逝、空间几何、自由落体运动等方面 ，以及光的传播。 传统上，通过假设存在光传播的静止介质，即发光的以太，光与经典力学相协调，后来证明不存在。

在数学上，经典物理方程是其中没有出现普朗克常数的方程。 根据对应原理和 Ehrenfest 定理，随着系统变得更大或质量更大，经典动力学往往会出现，但也有一些例外，例如超流性。 这就是为什么我们在处理日常物体时通常可以忽略量子力学，经典描述就足够了。 然而，物理学中最活跃的持续研究领域之一是经典量子对应。 这一研究领域关注的是发现量子物理学定律如何在经典水平的大尺度极限下产生经典物理学。

今天，一台计算机在几秒钟内执行数百万次算术运算来求解一个经典微分方程，而牛顿（微分学之父之一）通过手工计算求解同一个方程需要几个小时，即使他是那个特定方程的发现者方程。

计算机建模对于量子和相对论物理学至关重要。 经典物理学被认为是量子力学对大量粒子的极限。 另一方面，经典力学源自相对论力学。 例如，在狭义相对论的许多公式中，出现了一个校正因子 (v/c)2，其中 v 是物体的速度，c 是光速。 对于比光速小得多的速度，可以忽略出现的 c2 和更高的项。